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Lectures Year : 2022

Codes de calcul industriels pour la simulation des écoulements turbulents

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Abstract

La simulation numérique en mécanique des fluides (ou CFD) est devenue un des outils standards à disposition des ingénieurs. Dans ce cours, on dressera un état de l’art des méthodes utilisées couramment dans les codes industriels et on donnera les pistes de recherche les plus actives qui constitueront les standards de demain. Ce cours n'a pas pour objet l'apprentissage pratique de l'utilisation d'un code CFD, mais donne toutes les clés pour comprendre ce que les codes contiennent et pour les utiliser de manière éclairée. Pré-requis : Ce cours ne nécessite comme base qu'un cours d’introduction à la turbulence. Contenu : Les principaux points qui seront abordés sont les suivants : 1. Introduction à la CFD (Computational Fluid Dynamics) ◦ Différents phases et points durs de la simulation : modélisation géométrique, maillage, modélisation physique, calcul, post-traitement, ◦ Évaluation des coûts de calcul liés à la turbulence, puissance de calcul disponible aujourd’hui et conclusions à en tirer pour la modélisation, ◦ Différentes méthodes disponibles (RANS, hybrides, LES, DNS) : objectifs, formalisme, modélisation, maturité, champs d’application, ◦ Panorama des codes de calculs : codes commerciaux (Fluent, StarCD, CFX, Powerflow…), codes industriels « maison », codes open-source (Open-Foam, Code_Saturne). 2. Méthode standard dans les projets industriels : la modélisation RANS (modélisation aux moyennes de Reynolds) : ◦ Problème de fermeture, différents niveaux de modélisation, rapide historique, ◦ Similitude avec la mécanique des milieux continus classique (lois de comportement), principes physiques guidant la modélisation, ◦ Modélisation au premier ordre : hypothèses, choix de la loi de comportement, k-epsilon, k-oméga, Spalart-Almaras, etc. : limitations, corrections, variantes, ◦ Modèles au second ordre : hypothèses, avantages, limitations, modélisation algébrique, ◦ La région de proche paroi : difficulté physique, choix du couple maillage/modèle, lois de paroi, modèles bas-Reynolds, 3. Les méthodes plus coûteuses : ◦ La simulation des grandes échelles (LES) : formalisme de filtrage, tensions de sous-maille, modélisation, champs d’application aujourd’hui, ◦ Les méthodes hybrides RANS/LES : • méthodes zonales : principe, modélisation aux interfaces, • méthodes continues : formalisme, URANS, OES, VLES, SNS, DES, SBES, SAS, PANS, PITM, HTLES
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Dates and versions

hal-03207435 , version 1 (26-04-2021)
hal-03207435 , version 2 (17-02-2022)
hal-03207435 , version 3 (24-01-2023)
hal-03207435 , version 4 (24-01-2023)

Licence

Attribution - NonCommercial - ShareAlike - CC BY 4.0

Identifiers

  • HAL Id : hal-03207435 , version 2

Cite

Remi Manceau. Codes de calcul industriels pour la simulation des écoulements turbulents. Master. Poitiers, France. 2022. ⟨hal-03207435v2⟩
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